解决动态规划的基本步骤,分别是:设置状态、枚举子问题,更新答案。
其实,这每一步都不是那么好做到的,需要有足够的经验和相关数学知识来得出并化简动态转移方程,这对入门选手是很不友好的。
今天,我来介绍一种秒解DP的方法,适合入门选手快速熟悉动态规划问题,并逐步积累经验。
他就是——
搜索!
搜索!
搜索!
你可能会好奇:动态规划思想不就是要解决搜索算法时间复杂度过高的问题吗?这里怎么反而用搜索来解决动态规划问题了呢?
当然,这里的搜索并不是普通的搜索,而是记忆化搜索。
我们还是用01背包问题为例子,来讲解一下记忆化搜索的原理和实现方法。
搜索程序显然是很容易就能写出来的,核心代码如下:
这段代码中,step表示当前处理到那个物品,v表示背包已用的容量,sum表示当前背包内物品总共的价值。搜索过程分当前物品选或不选进行递归。
这代代码的时间复杂度是O(2^N),显然很难接受。
这时候,我们可以换一个搜索思路,把尾递归换成首递归。
参考一下代码:
这段代码也是很好理解的,step表示当前处理的物品,v表示当前背包剩下的容量。
但是,这么修改后时间复杂度也是O(2^N)的,并没有优化,怎么办呢?
我们观察代码,发现每层循环的自变量是step和v,因变量是返回值tmp。很显然,一旦step和v确定了,返回值tmp也就确定了。
这么说来,我们是不是开一个二维数组把tmp的值存下来,就只需要计算一次就好了,省事。
核心代码如下:
注意,f数组的初值为-1。
那么,这么处理后,代码的时间复杂度还是O(2^N)吗?
我们发现,如果f[step][v]不是-1(也就是已经得出了应该的返回值是),就会直接返回,不会再继续递归。那么,最坏情况下就是把f数组的每个值都算出来罢了。时间复杂度为O(NV),和用for循环实现的时间复杂度是一样的,但由于搜索需要递归压栈,可能常数会大一点。
记忆化搜索解决动态规划问题是很容易理解的。我们只需要按照写搜索的方法先写一个程序,然后找到自变量(其实就是递归参数)和因变量(每一层递归的返回值),就能快速实现记忆化搜索的程序。
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